控制pov显示装置显示图像的方法及显示动画的方法
【专利摘要】本发明提供一种控制POV显示装置显示图像的方法及显示动画的方法，显示彩图的方法包括以下步骤：(1)在RGB颜色模型表示的图像上获取一圆形感兴趣区域作为欲显示的图像；(2)对欲显示的图像进行径向取模，转化为一组运行于显示装置上，能控制LED灯发光强度的数据；(3)将该数据通过无线方式发送给显示装置，显示装置提取数据，并在旋转的时候控制LED灯显示出欲显示的图像。使用本方法后，可实现显示装置显示图片、动画的任意无线切换，而且还能实现用户对显示装置显示的图像或动画进行缩放、更改图像或动画的显示角度、更改图像或动画的内容、更改图像或动画的色调等，极大地增强了用户体验。
【专利说明】控制POV显示装置显示图像的方法及显示动画的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息显示【技术领域】，尤其是涉及一种控制POV显示装置显示图像的方法及显示动画的方法。
【背景技术】
[0002]POV旋转LED显示技术利用人眼的视觉暂留特性，当某机械结构(如电机、车轮等)带动LED列进行旋转时，运行到某一位置时LED列就显示该位置的状态，到下一位置后又显示下一位置的状态，当LED列转动速度足够快时，一列显示器件就可以完成全部图像的显示。扫描过程由机械结构转动更换LED列的位置来实现。
[0003]现有的POV旋转LED显示装置，需要先用电脑软件将欲显示的图片进行处理，生成图片数据，并存放到Flash存储装置中，当中心转轴转动时，中央控制器读取存储的图片数据，并控制相应的LED灯亮或灭，由于视觉残留原理，人们便能看到绚烂多彩的图案、文字。然而，由于这种POV旋转LED显示装置的单片机内存很小，只能存储1、2张图片数据，用户只可以选择有限的图片进行切换，而且图片的更换非常的不方便，需要根据图片的实际情况重新编写代码，并重新和电脑进行有线连接，然后烧写到单片机中；虽然有些POV旋转LED显示装置针对此做了改进，其将图片数据存放在tf卡、Flash存储芯片等存储设备里面，然后将这些存储设备作为单片机的外扩存储器，但仍不能满足用户随意更换图片的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:针对现有技术存在的问题，提供一种控制POV显示装置显示图像的方法及显示动画的方法，解决现有显示装置内存有限、存储图像或动画数目少、更换显示图像或动画不方便的问题，解决现有显示装置不能任意更换显示起始角度的问题。
[0005]本发明的发明目的通过以下技术方案来实现:
[0006]一种控制POV显示装置显示图像的方法，用于POV旋转LED显示装置，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007](I)在RGB颜色模型表示的图像上获取一圆形感兴趣区域作为欲显示的图像；
[0008](2)对欲显示的图像进行径向取模，转化为一组运行于显示装置上，能控制LED灯发光强度的数据；
[0009](3)将该数据通过无线方式发送给显示装置，显示装置提取数据，并在旋转的时候控制LED灯显示出欲显示的图像。
[0010]优选的，该方法在进行步骤(I)之前，还包括图像读取步骤:根据用户指令读取图像，若读取的图像不属于RGB颜色模型，则将其转换至RGB颜色模型。
[0011]优选的，步骤⑴中获取欲显示的图像由用户根据需要进行选取或系统自动根据特征点进行选取。
[0012]优选的，该方法还包括调整图像色调步骤:在获取欲显示的图像之前，根据用户指令或系统自动对整个图像的R、G、B三个颜色参数的调整指令进行调整。
[0013]优选的，该方法还包括调整图像色调步骤:在获取欲显示的图像之后，根据用户指令或系统自动对欲显示的图像的R、G、B三个颜色参数的调整指令进行调整。
[0014]优选的，步骤(2)中对欲显示的图像进行径向取模的方法步骤为:
[0015](21)以显示装置的位置传感器所处的位置角度Θ O作为欲显示的图像的取模起始角度，以显示装置切换显示内容的角度Λ θ作为欲显示的图像的取模角度；
[0016](22)将欲显示的图像的中心点作为极点，往Θ O方向引一条射线作为极轴，并规定角度的正方向与显示装置的转动方向相同；
[0017](23)根据显示装置的单个灯臂上的LED灯个数N，将欲显示的图像的半径r均分成N份，共N个分点；
[0018](24)将半径r从极轴开始沿正方向旋转，每旋转Λ Θ则获取每个分点所在位置的R、G、B颜色值，直至旋转一周，共获取(360° /Λ Θ)*Ν*3个数据；
[0019](25)将所获取的数据按顺序分别存储在R、G、B三个颜色数组中，完成径向取模。
[0020]优选的，显示装置提取数据显示出欲显示的图像时，以欲显示的图像的取模起始角度作为图像显示起始角度。
[0021]优选的，显示装置能根据用户的指令更改图像显示起始角度。
[0022]一种控制POV显示装置显示动画的方法，用于POV旋转LED显示装置，其特征在于，该方法为:将动画的每一帧图像都分别按照权利要求1所述显示彩图的方法完成取模并无线发送至显示装置上，同时图像帧与帧之间按一定的帧率在显示装置上不断切换着显示，即可显示出动画效果。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0024]1、使用本方法后，可以在手机、电脑或其他移动终端上对彩色图片或彩色动画进行取模等数据处理，然后将数据封装成包，通过无线数据传输协议传送到显示装置的无线数据传输装置上，进而实现图片与动画的任意无线切换，此方案极大地拓展了图片、动画等显示内容的存储空间，同时节约了拓展显示系统本身存储器容量的成本；
[0025]2、可实现用户对显示装置显示的图像或动画进行缩放、更改图像或动画的显示角度、更改图像或动画的内容、更改图像或动画的色调等，极大地增强了用户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明方法的操作原理图；
[0027]图2为读入的原始图像；
[0028]图3为取圆形感兴趣区域；
[0029]图4为设定显示起始角度；
[0030]图5为径向取模示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]实施例
[0033]本发明提供一种控制POV显示装置显示图像的方法，主要用于控制POV旋转LED显示装置显示彩色图像，其操作原理图如图1所示，其基于彩色图像的径向颜色取模技术，通过移动终端上的程序读入任意颜色、任意内容的图像后，可快速进行图像取模操作，操作过程中可实现调整图像色调、设置图像显示角度等功能，最终转化为一组可以运行于单片机上的、控制RGB LED红、绿、蓝三种色调发光强度的数据，并通过无线数据传输模块将该数据传输至POV旋转LED显示装置上进行显示。本发明还提供一种显示动画的方法，主要用于控制POV旋转LED显示装置显示彩色动画，其将动画的每一帧图像都分别按照所述显示彩色图像的方法完成取模并无线发送至显示装置上，同时图像帧与帧之间按一定的帧率在显示装置上不断切换着显示，即可显示出动画效果。
[0034]彩色图像取模及取模所得数据在POV旋转LED显示装置上进行显示的步骤如下:
[0035]1、选定待操作图像步骤。移动终端接收用户对操作图像的选择指令，然后读取该操作图像，作为示例，读入如图2所示的原始图像。图像可以是任意颜色和内容，但须使用RGB颜色模型表示，若为其他颜色模型，如HSV颜色模型、CMY颜色模型等，可以采用现有的任何转换方法转换至RGB颜色空间，即每个像素点处的颜色值由(R，G，B)三个参数表示，各颜色的色域需要根据显示系统所采用的颜色位数及显示要求等先验信息确定。本领域技术人员知道，显示系统一般有I位、8位、12位、16位等颜色位数，为方便说明，后续均假定显示系统采用8位256阶RGB颜色空间，不再重复说明。
[0036]对于该图像，设置左上角的第一个像素点为坐标系原点，即该点坐标为(0，0);从该点出发，水平向右为坐标系X轴正方向；垂直向下为坐标系Y轴正方向。
[0037]2、选定圆形感兴趣区域步骤。根据具体应用的需要，由人观察或采用图像识别技术后，在图像中选定某一圆形的感兴趣区域，如图3所示。若选定圆形感兴趣区域的过程由人操控，则需要接收用户对圆形感兴趣区域的圆心、半径两个参数的选择指令，最终确定圆形感兴趣区域的位置及范围；若选定圆形感兴趣区域的过程由图像识别技术实现，则需要先对图像进行某种预处理过程，并根据预处理结果计算出合适的圆心坐标与半径大小，所述预处理过程例如，但不限于，特征点检测与提取。此处设置圆形感兴趣区域的圆心坐标为(m，η)，半径为r。
[0038]该圆形感兴趣区域选定的图像内容，在经过更改图像色调、径向图像取模等进一步的图像处理后，可以导出为适合在POV旋转LED显示装置上进行显示的图像数据，故该圆形感兴趣区域对应于POV旋转LED显示装置的圆形显示区域。
[0039]在该圆形感兴趣区域的半径r不变的情况下，改变其中心坐标(m，η)则改变了圆形感兴趣区域相对于原始图像的位置，即改变了圆形感兴趣区域所包含的图像内容，也即POV旋转LED显示装置上圆形显示区域所显示的图像内容。由于半径r不变，圆形感兴趣区域的面积不变，其所包含的原始图像的像素点的数量不变。
[0040]在该圆形感兴趣区域的中心坐标(m，η)不变的情况下，增大其半径r则增加了圆形感兴趣区域的面积，即增加了其所包含的图像内容，也即POV旋转LED显示装置上圆形显示区域所显示的图像内容；缩小其半径r则减少了圆形感兴趣区域的面积，即减少了其所包含的图像内容，也即POV旋转LED显示装置上圆形显示区域所显示的图像内容。所以，更改圆形感兴趣区域的半径r大小，等效于对显示图像进行了缩放操作。
[0041]3、可选的，调整图像色调步骤。根据具体应用的需要，某些图像需要对R、G、B三种色调进行适当的调整。移动终端接收用户对R、G、B三个颜色参数的调整指令，或通过图像处理算法自行决定对三种色调的调整方案，获取R色调偏移值、G色调偏移值和B色调偏移值，该色调偏移值取值范围在-255?255之间。将R色调偏移值、G色调偏移值、B色调偏移值与原始图像圆形感兴趣区域内的每个像素点的实际R色调值、实际G色调值、实际B色调值相加，每个像素点都得到新的R色调值、新的G色调值、新的B色调值，若新的色调值大于255，则取为255，若新的色调值小于O，则取为O。
[0042]特别的，调整图像色调步骤与选定圆形感兴趣区域步骤的执行顺序可以相互对调，若选定圆形感兴趣区域步骤先执行，则调整图像色调只需要对圆形感兴趣区域内像素点执行，可以节省该处理步骤的开销；若调整图像色调先执行，则需要对原始图像的所有像素点计算R、G、B三色的新的色调值，根据得到的新的图像，再由人观察或采用图像识别技术，在图像中选定某一圆形的感兴趣区域。
[0043]4、设定显示起始角度步骤。根据POV旋转LED显示装置位置传感器所处的位置及显示要求等先验信息，为圆形感兴趣区域内的图像设定一个进行显示的起始角度，则显示装置每次从位置传感器接收到脉冲信号时，会从圆形感兴趣区域内该起始角度开始，将图像半径上的像素进行显示。作为示例，显示起始角度如图4所示，设为Θ 0，则显示的图像角度不发生偏转，图像角度即如图所示。
[0044]一般来说，POV旋转LED显示装置位置传感器接收到脉冲信号的位置不会改变，因而通过改变所述显示起始角度的设定，可以自由改变图像的显示角度。作为示例，在显示装置位置传感器接收到脉冲信号的位置固定的前提下，若将显示起始角度从图示的Θ O处逆时针旋转90°，更改为新的角度Θ 1，则显示系统每次从位置传感器接收到脉冲信号时，会从圆形感兴趣区域内Θ I处开始，将图像半径上的像素进行显示，即等效为对所显示图像顺时针旋转90° ο
[0045]5、坐标系变换步骤。为方便径向图像取模，需要先将圆形感兴趣区域内图像由直角坐标系变换到极坐标系，具体过程为:将圆形感兴趣区域内的图像中心坐标(m，η)作为极点，往Θ O方向引一条射线Ox作为极轴，并规定角度的正方向与POV旋转LED显示装置的转动方向相同。
[0046]6、径向图像取模步骤。如图5所示，作为示例，假设POV旋转LED显示装置单个灯臂上的每列LED有N个灯，将圆形感兴趣区域内图像的半径r按照灯数均分成N份，将r从极轴开始沿着所述坐标系变换步骤中角度的正方向，即图像显示方向旋转，每次旋转Λ Θ，旋转360/Λ Θ次后直至回到极轴，在每个角度位置处都通过算法取插值或直接获取目标像素点处的R、G、B颜色值，则旋转一周后将取出(360/ Λ Θ ) *灯数(N) *三基色(3)个数据，每个数据8位(可表示色调的255色阶)。将数据处理所得到的数据按顺序分别存储在R、G、B三个颜色数组中，即完成了图像的径向取模操作。
[0047]7、无线数据传输步骤。将所述图像取模步骤所得到的R、G、B三个颜色数组封装成数据包，根据运行于移动终端及POV旋转LED显示装置上的无线数据传输协议，无线传输至POV旋转LED显示装置的无线数据传输模块上。
[0048]8、图像显示步骤。POV旋转LED显示装置的无线数据传输模块接收到无线数据传输步骤传入的数据包后，会从中提取R、G、B三个颜色数组的数据，进而将图像数据送至数据存储模块中进行存储，并从该图像数据在Flash存储装置中的首地址开始，控制LED显示电路显示出新的图像内容。例如:若将RGB三种色调分为三个数组来进行存储，每个颜色数组都有一个首地址；假设显示系统采用M位色，每个数组元素可以为M位；以拥有单面led的单条灯臂为例，假设灯臂上使用了 N = 24个led，切换显示内容的角度Λ Θ =1°，且以位置传感器接收到脉冲信号处灯臂的角度作为显示起始角度Θ O，则数据读取模块会在Θ O时，从Flash存储装置中，从三个颜色数组的首地址开始，分别读出前24个数组元素，送入LED显示驱动模块中进行控制信号的调制；控制信号将会一直维持输出，直至转过1°时，再从三个颜色数组中分别读出第N+1?N+N个数组元素，送入LED显示驱动模块中调制出新的控制信号来驱动LED显示电路；重复上述的数据读取过程即可。使用拥有双面led的灯臂或使用多条灯臂可以增强显示效果，但和单面led单灯臂的显示原理一致；显示动态图片可以增强显示效果，但显示每帧图片时的显示原理和上述数据读取过程一致。
[0049]另外，在图像数据成功传输至POV旋转显示系统上之后，若要对其所显示图像的角度进行调整，可以不必重新进行所述①?⑧的图像取模及图像显示操作，只需改变LED显示驱动模块从图像数据的哪个地址开始读取图像数据即可，例如，若设定控制显示系统从0°角处开始显示图像，则从图像数据各颜色数组的首地址开始读取图像数据，若设定控制显示系统从90°角处开始显示图像，则从图像数据各颜色数组的第90*灯数(24)*三基色(3)个地址开始读取图像数据，该显示角度可以由用户任意设定；
[0050]在图像数据成功传输至POV旋转显示系统上之后，若要对其所显示图像进行更改图像色调操作，可以选择重新进行所述①?⑧的图像取模及图像显示操作，也可以选择将R色调偏移值、G色调偏移值和B色调偏移值通过无线数据传输协议发送至POV旋转LED显示系统处再更改Flash存储器内存储的图像数据。
[0051]在图像数据成功传输至POV旋转显示系统上之后，若要对其所显示图像进行缩放图像操作，必须重新进行所述①?⑧的图像取模及图像显示操作。
[0052]动画图像取模及取模所得数据在POV旋转LED显示装置上进行显示的步骤如下:先将动画的每一帧图像都分别按照所述显示彩色图像的方法完成取模并无线发送至显示装置上，同时图像帧与帧之间按一定的帧率在显示装置上不断切换着显示，即可显示出动画效果。显示动画时的帧率决定了动画播放的流畅程度，帧率越高则动画播放越流畅连贯，帧率越低则动画播放停顿感越强，帧率大小可以由用户设定，也可由系统根据实际应用需求、POV旋转LED显示装置转速等先验信息指定。
[0053]进一步地，提供另外几种能增强对POV旋转LED显示系统的控制的操作:更改图像亮度、图片/动画的显示切换。
[0054]更改图像亮度用于设定显示系统LED的显示亮度，LED的初始显示亮度为某个默认值，可由用户任意设定一个新的亮度值，新亮度值若比默认值大，则电源控制模块增大提供给LED的电压，增大程度依据新亮度值与默认值的差值而定，新亮度值若比默认值小，同理则电源控制模块减小提供给LED的电压；
[0055]图片/动画的显示切换用于发送控制指令给显示系统，显示系统依据控制字确定显不图片还是动画。
[0056]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种控制POV显示装置显示图像的方法，用于POV旋转LED显示装置，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)在RGB颜色模型表示的图像上获取一圆形感兴趣区域作为欲显示的图像； (2)对欲显示的图像进行径向取模，转化为一组运行于显示装置上，能控制LED灯发光强度的数据； (3)将该数据通过无线方式发送给显示装置，显示装置提取数据，并在旋转的时候控制LED灯显示出欲显示的图像。
2.根据权利要求1所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，该方法在进行步骤(I)之前，还包括图像读取步骤:根据用户指令读取图像，若读取的图像不属于RGB颜色模型，则将其转换至RGB颜色模型。
3.根据权利要求1所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，步骤(1)中获取欲显示的图像由用户根据需要进行选取或系统自动根据特征点进行选取。
4.根据权利要求1所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，该方法还包括调整图像色调步骤:在获取欲显示的图像之前，根据用户指令或系统自动对整个图像的R、G、B三个颜色参数的调整指令进行调整。
5.根据权利要求1所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，该方法还包括调整图像色调步骤:在获取欲显示的图像之后，根据用户指令或系统自动对欲显示的图像的R、G、B三个颜色参数的调整指令进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，步骤(2)中对欲显示的图像进行径向取模的方法步骤为: (21)以显示装置的位置传感器所处的位置角度ΘO作为欲显示的图像的取模起始角度，以显示装置切换显示内容的角度Λ Θ作为欲显示的图像的取模角度； (22)将欲显示的图像的中心点作为极点，往Θ0方向引一条射线作为极轴，并规定角度的正方向与显示装置的转动方向相同； (23)根据显示装置的单个灯臂上的LED灯个数N，将欲显示的图像的半径r均分成N份，共N个分点； (24)将半径r从极轴开始沿正方向旋转，每旋转ΛΘ则获取每个分点所在位置的R、G、B颜色值，直至旋转一周，共获取(360° /Λ Θ)*Ν*3个数据； (25)将所获取的数据按顺序分别存储在R、G、B三个颜色数组中，完成径向取模。
7.根据权利要求6所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，显示装置提取数据显示出欲显示的图像时，以欲显示的图像的取模起始角度作为图像显示起始角度。
8.根据权利要求6所述的一种控制POV显示装置显示图像的方法，其特征在于，显示装置能根据用户的指令更改图像显示起始角度。
9.一种控制POV显示装置显示动画的方法，用于POV旋转LED显示装置，其特征在于，该方法为:将动画的每一帧图像都分别按照权利要求1所述显示彩图的方法完成取模并无线发送至显示装置上，同时图像帧与帧之间按一定的帧率在显示装置上不断切换着显示，即可显示出动画效果。
【文档编号】G09G3/32GK104463781SQ201410820266
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】施友岚, 钱超, 杨向兴, 周龙鹏 申请人:成都晨电智能科技有限公司